JP4764528B1 - Biohydrolysis system for biomass and sugar solution production method using biomass raw material - Google Patents

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Abstract

セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料11を常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給部12と、供給されたバイオマス原料を、下方から装置本体13の内部にて、スクリュー手段14により上方へ搬送すると共に、前記バイオマス原料11の供給箇所と異なる上方の側から加圧熱水15を装置本体13の内部に供給し、前記バイオマス原料11と加圧熱水15とを対向接触させつつ水熱分解し、排出する加圧熱水である熱水排出液16中に熱水溶解成分を移行し、前記バイオマス原料中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる水熱分解部17と、前記装置本体13の上方からバイオマス固形分20を抜出するバイオマス固形分抜出部18と、バイオマス固形分抜出部18と連通すると共に、内部に水19を注入し、抜出したバイオマス固形分20を投入してスラリー化するスラリー化槽21とを有する。
【選択図】図1
A biomass supply unit 12 that supplies the biomass material 11 having cellulose, hemicellulose, and lignin from normal pressure to increased pressure, and the supplied biomass material is conveyed upward by screw means 14 inside the apparatus main body 13 from below. At the same time, pressurized hot water 15 is supplied into the apparatus main body 13 from an upper side different from the supply location of the biomass raw material 11, and the biomass raw material 11 and the pressurized hot water 15 are hydrothermally decomposed while facing each other. The hydrothermal decomposition part 17 formed by transferring the hot water-dissolved component into the hot water discharge liquid 16 which is the pressurized hot water to be discharged and separating the lignin component and the hemicellulose component from the biomass raw material, and the apparatus main body 13 While communicating with the biomass solid content extraction unit 18 for extracting the biomass solid content 20 from above, the biomass solid content extraction unit 18, Water 19 is injected into parts, and a slurry Kaso 21 slurrying was charged biomass solids 20 withdrawn.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、バイオマス原料を効率よく分解することができるバイオマスの水熱分解システム、バイオマス原料を用いた糖液生産方法及びアルコール製造方法に関する。   The present invention relates to a biomass hydrothermal decomposition system capable of efficiently decomposing a biomass material, a method for producing a sugar solution and a method for producing an alcohol using the biomass material.

従来、希硫酸、濃硫酸による木材等のバイオマスの糖化処理後、固液分離し、液相を中和処理し、エタノール発酵等の原料として利用するエタノール等の製造技術が実用化されている(特許文献1、特許文献2)。
また、糖を出発原料として、化学工業原料生産(例えば乳酸発酵等)も考えられる。
ここで、バイオマスとは、地球生物圏の物質循環系に組み込まれた生物体又は生物体から派生する有機物の集積をいう(JIS K 3600 1258参照)。
Conventionally, production technology such as ethanol, which is used as a raw material for ethanol fermentation, etc. has been put into practical use after saccharification of biomass such as wood with dilute sulfuric acid or concentrated sulfuric acid, followed by solid-liquid separation, neutralization of the liquid phase, Patent Document 1 and Patent Document 2).
Moreover, chemical industrial raw material production (for example, lactic acid fermentation etc.) is also considered using sugar as a starting material.
Here, the biomass refers to the accumulation of organisms incorporated into the material circulation system of the earth biosphere or organic substances derived from the organisms (see JIS K 3600 1258).

ここで、現在アルコール原料として用いられているサトウキビ、トウモロコシ等は本来食用に供されるものであるが、これらの食用資源を長期的、安定的に工業用利用資源とすることは、有効食料品のライフサイクルの観点から、好ましくない。   Here, sugarcane, corn, etc., which are currently used as alcohol raw materials, are originally provided for food. However, it is effective food products to make these edible resources long-term and stable for industrial use. From the viewpoint of life cycle, it is not preferable.

このため、将来的に有用な資源と考えられる草本系バイオマスや木質系バイオマスのようなセルロース系資源を有効活用するのは、重要な課題である。   For this reason, it is an important issue to effectively utilize cellulosic resources such as herbaceous biomass and woody biomass that are considered to be useful resources in the future.

また、セルロース系資源では、セルロースは38〜50%、ヘミセルロース成分が23〜32%と様々で、発酵原料にならないリグニン成分も15〜22%とそれぞれ異なっている。多くの課題を抱えたままの工業化研究のため、原料は固定的に想定されており、原料の汎用性を考慮した生産システムの技術の開示は未だないのが現状である。   Cellulosic resources vary from 38 to 50% cellulose and 23 to 32% hemicellulose components, and from 15 to 22% lignin components that do not become fermentation raw materials. For industrialization research with many problems, the raw materials are assumed to be fixed, and there is no disclosure of production system technology considering the versatility of raw materials.

さらに、元来、澱粉原料に較べて発酵原料に不利な方法で、ごみ問題、地球温暖化防止対応などを目標に考えるのであるから、原料を固定的に考えた生産システムでは意味が薄れる。広く一般の廃棄物に適用できなければならない。酵素糖化法そのものも、効率が悪すぎて、将来課題とされているのが現状である。酸処理による糖化率も、過剰反応による糖の過分解などで、およそ75%(糖化可能成分基準)前後とかなり小さい値となっている。従って、セルロース系資源に対して、エタノール生産収率はおよそ25%に止まっている(非特許文献1、特許文献3)。   Furthermore, since it is originally considered to be a disadvantageous method for fermenting raw materials compared with starch raw materials, with the goal of dealing with garbage problems and global warming prevention, the meaning is diminished in a production system that considers raw materials fixedly. It must be widely applicable to general waste. Enzymatic saccharification itself is too inefficient and is a future issue. The rate of saccharification by acid treatment is also a very small value of about 75% (based on saccharification possible component) due to excessive decomposition of sugar due to excessive reaction. Therefore, the ethanol production yield is only about 25% with respect to cellulosic resources (Non-patent Documents 1 and 3).

なお、特許文献1乃至3の従来の技術では、副反応生成物が酵素糖化阻害を引起し糖収率が減少する現象が起きていたので、酵素糖化阻害物質を除去し、セルロース主体による酵素糖化性を高める水熱分解装置の提案を先にした(特許文献4及び5)。   In the conventional techniques of Patent Documents 1 to 3, a phenomenon occurs in which the side reaction product causes enzyme saccharification inhibition and the saccharide yield decreases. Therefore, the enzyme saccharification inhibitor is removed and enzyme saccharification mainly by cellulose is performed. The proposal of the hydrothermal decomposition apparatus which improves property was made first (patent documents 4 and 5).

特表平9−507386号公報Japanese National Patent Publication No. 9-507386 特表平11−506934号公報Japanese National Patent Publication No. 11-506934 特開2005−168335号公報JP 2005-168335 A 特開2009−183805号公報JP 2009-183805 A 特開2009−183154号公報JP 2009-183154 A

日経バイオビジネス、p.52、2002年9月Nikkei Biobusiness, p. 52, September 2002

前述した特許文献4及び5における水熱分解装置では、バイオマスと加圧熱水とを対向接触するように供給して、内部熱交換で水熱反応させているが、内部温度が180〜240℃の高温状態であると共に、その各温度における水の飽和蒸気に対して、更に0.1から0.4MPa高い圧力を加えているので、その反応後に、加圧状態から常圧状態にバイオマス固形物をそのまま抜き出す際に、加圧気体である例えば窒素の流出が発生する、という問題がある。   In the hydrothermal decomposition apparatuses in Patent Documents 4 and 5 described above, biomass and pressurized hot water are supplied so as to face each other and are subjected to hydrothermal reaction by internal heat exchange, but the internal temperature is 180 to 240 ° C. Since the pressure higher than 0.1 to 0.4 MPa is applied to the saturated steam of water at each temperature, the biomass solids from the pressurized state to the normal pressure state after the reaction When the gas is extracted as it is, there is a problem that, for example, nitrogen, which is a pressurized gas, flows out.

また、垂直型の水熱分解装置における加圧熱水と、加圧気体との気液界面から抜き出される水熱分解物は、高温・高圧状態であるので、反応が進行し、バイオマス固形物に同伴される熱水に可溶化された後の熱水可溶化ヘミセルロースや熱水不溶分のセルロースが高温(180〜240℃)の温度域で過分解が生じる、という問題がある。   In addition, the hydrothermal decomposition product extracted from the gas-liquid interface between the pressurized hot water and the pressurized gas in the vertical hydrothermal decomposition apparatus is in a high-temperature / high-pressure state, so the reaction proceeds and the biomass solids There is a problem that the hot water-solubilized hemicellulose or the hot water-insoluble cellulose after being solubilized in the hot water accompanying the water is excessively decomposed at a high temperature (180 to 240 ° C.).

本発明は、前記課題に鑑み、バイオマス原料を高温・高圧状態で水熱分解処理した後に、バイオマス固形物を抜き出す際に、加圧気体の流出を防止することができるとともに、バイオマス原料中のセルロースやヘミセルロースの過分解を抑制して、効率よく有価物を得るバイオマスの水熱分解システム、バイオマス原料を用いた糖液生産方法及びアルコール製造方法を提供する。   In view of the above problems, the present invention can prevent the outflow of pressurized gas when extracting biomass solids after hydrothermal decomposition of a biomass raw material at a high temperature and high pressure, and cellulose in the biomass raw material. A biomass hydrothermal decomposition system that efficiently suppresses overdecomposition of hemicellulose and obtains valuable materials efficiently, a method for producing a sugar solution, and a method for producing alcohol using biomass raw materials are provided.

上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料を常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給部と、バイオマス原料を加圧熱水により水熱分解し、加圧熱水中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を溶解する水熱分解部と、前記水熱分解部からバイオマス固形分を抜出するバイオマス固形分抜出部と、バイオマス固形分抜出部と連通すると共に、内部に水が注入され、抜出したバイオマス固形分が投入されてスラリー化するスラリー化槽とを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   The first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is a biomass supply section for supplying a biomass material having cellulose, hemicellulose, and lignin under normal pressure to pressurized pressure, and hydrothermally heating the biomass material with pressurized hot water. A hydrothermal decomposition unit for decomposing and dissolving a lignin component and a hemicellulose component in pressurized hot water, a biomass solid content extraction unit for extracting biomass solid content from the hydrothermal decomposition unit, and a biomass solid content extraction unit A biomass hydrothermal decomposition system characterized by having a slurrying tank in which water is injected into the inside and the extracted biomass solids are put into a slurry.

第2の発明は、第1の発明において、前記水熱分解部が、供給されたバイオマス原料を、下方から装置本体の内部にて、搬送手段により上方へ搬送すると共に、前記バイオマス原料の供給箇所と異なる上方の側から加圧熱水を装置本体の内部に供給し、前記バイオマス原料と加圧熱水とを対向接触させつつ水熱分解し、排出する加圧熱水である熱水排出液中に熱水溶解成分を移行し、前記バイオマス原料中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなることを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   According to a second invention, in the first invention, the hydrothermal decomposition unit conveys the supplied biomass raw material from below to the inside of the apparatus main body by a conveying means, and the supply location of the biomass raw material Hot water discharge liquid which is pressurized hot water that supplies pressurized hot water from the upper side different from the inside of the apparatus main body, hydrothermally decomposes and discharges the biomass raw material and pressurized hot water while facing each other The biomass hydrothermal decomposition system is characterized in that a hot water-dissolved component is transferred into the biomass raw material and a lignin component and a hemicellulose component are separated from the biomass raw material.

第3の発明は、第1又は2の発明において、前記スラリー化槽の後流側に設けられ、スラリー状バイオマス固形分のpHを計測するpH計測装置を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   A third aspect of the invention is the biomass hydrothermal energy according to the first or second aspect of the invention, further comprising a pH measurement device that is provided on the downstream side of the slurrying tank and measures the pH of the slurry-like biomass solids. In the disassembly system.

第4の発明は、第1乃至3のいずれか一つの発明において、前記スラリー化槽の後流側に設けられ、スラリー状バイオマス固形分から水分を除去し、バイオマス固形分を分離する第1の固液分離装置を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   A fourth invention is the first solid material according to any one of the first to third inventions, which is provided on the downstream side of the slurrying tank, removes moisture from the slurry-like biomass solids, and separates the biomass solids. It is in the hydrothermal decomposition system of biomass characterized by having a liquid separator.

第5の発明は、第4の発明において、前記第1の固液分離装置から分離されたバイオマス固形分を糖化する第1の糖化槽を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   A fifth invention is the biomass hydrothermal decomposition system according to the fourth invention, comprising a first saccharification tank for saccharifying the biomass solids separated from the first solid-liquid separator. .

第6の発明は、第4又は5の発明において、前記第1の固液分離装置から分離した水をスラリー化槽に戻す第1の戻しラインを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   A sixth aspect of the invention is the biomass hydrothermal decomposition system according to the fourth or fifth aspect, further comprising a first return line for returning the water separated from the first solid-liquid separator to the slurrying tank. It is in.

第7の発明は、第1乃至6のいずれか一つの発明において、前記水熱分解部からの熱水排出液を糖化する第2の糖化槽を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   A seventh aspect of the invention is the biomass hydrothermal decomposition system according to any one of the first to sixth aspects, further comprising a second saccharification tank for saccharifying the hot water discharge liquid from the hydrothermal decomposition section. It is in.

第8の発明は、第4乃至6のいずれか一つの発明において、前記水熱分解部からの熱水排出液を糖化する第2の糖化槽を有し、前記第1の固液分離装置から分離した水を前記熱水排出液に混合することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   According to an eighth invention, in any one of the fourth to sixth inventions, the eighth invention has a second saccharification tank for saccharifying the hot water discharge liquid from the hydrothermal decomposition section, and from the first solid-liquid separator. In the hydrothermal decomposition system for biomass, the separated water is mixed with the hot water discharge liquid.

第9の発明は、第5の発明において、前記第1の固液分離装置で分離されたバイオマス固形分に酵素を添加して酵素液化する酵素液化槽を設け、前記酵素液化槽で得られた酵素液化物を用い、前記第1の糖化槽で酵素により糖化することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   According to a ninth invention, in the fifth invention, an enzyme liquefaction tank for adding an enzyme to the biomass solids separated by the first solid-liquid separator and liquefying the enzyme is provided, and the enzyme liquefaction tank is used. The biomass hydrothermal decomposition system is characterized by using an enzyme liquefied product and saccharifying with an enzyme in the first saccharification tank.

第10の発明は、第1乃至3のいずれか一つの発明において、前記スラリー状バイオマス固形分を糖化する第3の糖化槽を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   A tenth aspect of the invention is the biomass hydrothermal decomposition system according to any one of the first to third aspects, further comprising a third saccharification tank for saccharifying the slurry-like biomass solids.

第11の発明は、第10の発明において、糖化後の糖液から、固体分を分離する第2の固液分離装置と、固体分離後の糖液から、水を除去する第1の水分分離装置とを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   In an eleventh aspect based on the tenth aspect, a second solid-liquid separation device that separates solids from the sugar solution after saccharification, and a first moisture separation that removes water from the sugar solution after solid separation. And a hydrothermal decomposition system for biomass.

第12の発明は、第10又は11の発明において、前記水熱分解部からの熱水排出液を糖化する第2の糖化槽を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   The twelfth invention is the biomass hydrothermal decomposition system according to the tenth or eleventh invention, further comprising a second saccharification tank for saccharifying the hot water discharge liquid from the hydrothermal decomposition unit.

第13の発明は、第7又は12の発明において、前記第2の糖化槽で糖化後の糖液から、固体分を分離する第3の固液分離装置と、固体分離後の糖液から、水を除去する第2の水分分離装置とを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   A thirteenth invention is the seventh or twelfth invention according to the third solid-liquid separation device for separating solids from the sugar solution after saccharification in the second saccharification tank, and the sugar solution after solid separation, A biomass hydrothermal decomposition system having a second water separation device for removing water.

第14の発明は、第11又は13の発明において、前記第1の水分分離装置又は第2の水分分離装置から分離した水を、スラリー化槽又は水熱分解装置の温度調整手段の冷却部のいずれか一方又は両方に戻す第2の戻しラインを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   A fourteenth invention is the eleventh or thirteenth invention, wherein the water separated from the first moisture separation device or the second moisture separation device is supplied to the cooling section of the temperature adjusting means of the slurrying tank or hydrothermal decomposition device. It is in the hydrothermal decomposition system of biomass characterized by having the 2nd return line which returns to either or both.

第15の発明は、第11又は13の発明において、前記第1の水分分離装置又は第2の水分分離装置から分離した水を加圧・加熱手段により加圧熱水とし、水熱分解装置の加圧熱水に戻す第3の戻しラインとを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システムにある。   According to a fifteenth aspect, in the eleventh or thirteenth aspect, the water separated from the first moisture separator or the second moisture separator is converted into pressurized hot water by a pressurizing / heating means, It has the 3rd return line which returns to pressurized hot water, It exists in the hydrothermal decomposition system of biomass characterized by the above-mentioned.

第16の発明は、第6、14又は15の発明において、前記第1の戻しライン又は第2の戻しライン又は第3の戻しラインに生物処理装置を有することを特徴とするバイオマスの処理システムにある。   A sixteenth aspect of the present invention is the biomass processing system according to the sixth, fourteenth or fifteenth aspect, wherein the first return line, the second return line, or the third return line has a biological treatment apparatus. is there.

第17の発明は、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料を常圧下から加圧下に供給し、前記バイオマス原料を加圧熱水により水熱分解部により水熱分解し、前記加圧熱水中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を溶解させ、その後、前記水熱分解部から抜出したバイオマス固形分を、内部に水が注入され、前記水熱分解部と連通するスラリー化槽に投入し、スラリー状バイオマス固形分とし、次いで、前記スラリー状バイオマス固形分から水を除去し、その後、水が除去されたバイオマス固形分を酵素糖化し、糖液を生産することを特徴とするバイオマス原料を用いた糖液生産方法にある。   According to a seventeenth aspect of the present invention, a biomass material having cellulose, hemicellulose, and lignin is supplied under normal pressure to pressurized pressure, and the biomass material is hydrothermally decomposed with pressurized hot water by a hydrothermal decomposition section, and the pressurized hot water The lignin component and hemicellulose component are dissolved in the biomass, and then the biomass solids extracted from the hydrothermal decomposition portion are poured into a slurrying tank in which water is injected and communicated with the hydrothermal decomposition portion, Production of a sugar solution using a biomass raw material, characterized in that the solid content is then removed from the slurry-like biomass solid content, and then the biomass solid content from which the water has been removed is enzymatically saccharified to produce a sugar solution. Is in the way.

第18の発明は、第17の発明において、水が除去されたバイオマス固形分を酵素糖化する前流側で、前記バイオマス固形分を酵素液化することを特徴とするバイオマス原料を用いた糖液生産方法にある。   An eighteenth invention is the sugar solution production using a biomass raw material according to the seventeenth invention, characterized in that the biomass solid content is enzymatically liquefied on the upstream side of enzymatic solidification of the biomass solid content from which water has been removed. Is in the way.

第19の発明は、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料を常圧下から加圧下に供給し、前記バイオマス原料を加圧熱水により水熱分解部により水熱分解し、前記加圧熱水中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を溶解させ、その後、前記水熱分解部から抜出したバイオマス固形分を、内部に水が注入され、前記水熱分解部と連通するスラリー化槽に投入し、スラリー状バイオマス固形分とし、前記スラリー状バイオマス固形分を酵素糖化して糖液を得た後、固形分を分離し、次いで水を除去することを特徴とするバイオマス原料を用いた糖液生産方法にある。   According to a nineteenth aspect of the present invention, a biomass raw material having cellulose, hemicellulose and lignin is supplied from normal pressure to pressurized pressure, the biomass raw material is hydrothermally decomposed with pressurized hot water by a hydrothermal decomposition section, and the pressurized hot water The lignin component and hemicellulose component are dissolved in the biomass, and then the biomass solids extracted from the hydrothermal decomposition portion are poured into a slurrying tank in which water is injected and communicated with the hydrothermal decomposition portion, In the method for producing a sugar liquid using the biomass raw material, the solid content is obtained by enzymatic saccharification of the slurry biomass solid content to obtain a sugar liquid, then separating the solid content and then removing water.

第20の発明は、第17乃至19のいずれか一つのバイオマス原料を用いた糖液生産方法により得られた糖液を用いてアルコール発酵を行い、アルコールを製造することを特徴とするアルコール製造方法にある。   A twentieth aspect of the invention is an alcohol production method characterized in that alcohol fermentation is performed using a sugar liquid obtained by a sugar liquid production method using any one of the biomass raw materials according to any of the seventeenth to nineteenth aspects to produce an alcohol. It is in.

本発明によれば、内部に水が注入されたスラリー化槽の液体中に、水熱分解したバイオマス固形分を投入させることで、スラリー化状態にしつつ液体シールがなされ、加圧気体の流出を防止することができる。これにより加圧用気体(例えば加圧窒素等)の流出が防止され、ランニングコスト削減を図ることができる。   According to the present invention, by putting the biomass solid content hydrothermally decomposed into the liquid of the slurrying tank into which water has been injected, the liquid seal is made while in the slurry state, and the pressurized gas is discharged. Can be prevented. This prevents the pressurization gas (for example, pressurization nitrogen) from flowing out and can reduce the running cost.

また、液体中にバイオマス固形分を投入するので、液体による直接熱交換によりバイオマス固形分を冷却することで反応停止を効率良く行うことができ、バイオマス固形分に同伴する熱水による残留ヘミセルロース、残留リグニン及び主成分セルロースの過分解が抑制される。この結果、反応阻害成分の生成抑制を図ると共に、セルロース分の回収率の向上を図ることができる。   In addition, since the biomass solid content is introduced into the liquid, the reaction can be efficiently stopped by cooling the biomass solid content by direct heat exchange with the liquid. Residual hemicellulose due to hot water accompanying the biomass solid content, residual The excessive decomposition of lignin and main component cellulose is suppressed. As a result, it is possible to suppress the generation of reaction-inhibiting components and improve the recovery rate of cellulose.

図1は、実施例1に係るバイオマスの水熱分解システムの概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a biomass hydrothermal decomposition system according to a first embodiment. 図2は、実施例2に係るバイオマスの水熱分解システムの概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a biomass hydrothermal decomposition system according to a second embodiment. 図3は、実施例3に係るバイオマスの水熱分解システムの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a biomass hydrothermal decomposition system according to a third embodiment. 図4は、実施例4に係るバイオマスの水熱分解システムの概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a biomass hydrothermal decomposition system according to a fourth embodiment. 図5は、実施例5に係るバイオマスの水熱分解システムの概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a biomass hydrothermal decomposition system according to a fifth embodiment. 図6は、実施例6に係るバイオマスの水熱分解システムの概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a biomass hydrothermal decomposition system according to a sixth embodiment. 図7は、実施例7に係るバイオマスの水熱分解システムの概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a biomass hydrothermal decomposition system according to a seventh embodiment. 図8は、バイオマスを熱水で水熱分解する垂直型の水熱分解装置の模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a vertical hydrothermal decomposition apparatus that hydrothermally decomposes biomass with hot water. 図9は、バイオマスの熱水による分解の様子を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a state of decomposition of biomass by hot water.

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.

本発明に係るバイオマスの水熱分解システムについて、図面を参照して説明する。
図1は、実施例1に係るバイオマスの水熱分解システムの概略図である。図1に示すように、本実施例に係るバイオマスの水熱分解システム10Aは、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料11を常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給部12と、バイオマス原料11を加圧熱水(以下、「熱水」ともいう)15により水熱分解し、加圧熱水15中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を溶解する水熱分解部17と、前記水熱分解部17からバイオマス固形分20を抜出するバイオマス固形分抜出部18と、バイオマス固形分抜出部18と連通すると共に、内部に水19が注入され、抜出したバイオマス固形分20を投入してスラリー状バイオマス固形分24とするスラリー化槽21と、前記スラリー状バイオマス固形分24を加圧下から常圧下へ排出する排出部23とを有するものである。
A biomass hydrothermal decomposition system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of a biomass hydrothermal decomposition system according to a first embodiment. As shown in FIG. 1, a biomass hydrothermal decomposition system 10A according to the present embodiment includes a biomass supply unit 12 that supplies a biomass material 11 having cellulose, hemicellulose, and lignin from normal pressure to pressure, and a biomass material 11 Hydrothermal decomposition with pressurized hot water (hereinafter also referred to as “hot water”) 15, hydrothermal decomposition section 17 for dissolving lignin component and hemicellulose component in pressurized hot water 15, and hydrothermal decomposition section 17 The biomass solid content extraction unit 18 that extracts the biomass solid content 20 and the biomass solid content extraction unit 18 communicate with each other, and water 19 is injected therein. A slurrying tank 21 having a solid content 24 and a discharge unit 23 for discharging the slurry-like biomass solid content 24 from under pressure to normal pressure. Than is.

前記水熱分解部としては、バイオマス原料11を高温・高圧条件で分解処理する公知の水熱処理装置を用いることができる。図1を用いて水熱分解装置の一例を説明するが、本発明はこの装置に限定されるものではない。
図1に示すように、本実施例に係る水熱分解装置では、水熱分解部17に供給されたバイオマス原料11を、下方から装置本体13の内部にて、搬送手段である第1のスクリュー手段14により上方へ搬送すると共に、前記バイオマス原料11の供給箇所と異なる上方の側から加圧熱水15を装置本体13の内部に供給し、前記バイオマス原料11と加圧熱水15とを対向接触させつつ水熱分解し、排出する加圧熱水である熱水排出液16中に熱水溶解成分(リグニン成分及びヘミセルロース成分)を移行し、前記バイオマス原料11中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなるものである。
As the hydrothermal decomposition section, a known hydrothermal treatment apparatus that decomposes the biomass raw material 11 under high temperature and high pressure conditions can be used. Although an example of a hydrothermal decomposition apparatus is demonstrated using FIG. 1, this invention is not limited to this apparatus.
As shown in FIG. 1, in the hydrothermal decomposition apparatus according to the present embodiment, the biomass raw material 11 supplied to the hydrothermal decomposition unit 17 is transferred from below to the inside of the apparatus main body 13 as a first screw serving as a conveying means. While being transported upward by means 14, pressurized hot water 15 is supplied into the apparatus main body 13 from an upper side different from the supply location of the biomass raw material 11, and the biomass raw material 11 and the pressurized hot water 15 are opposed to each other. Hydrothermal decomposition while contacting and transferring hot water-dissolved components (lignin component and hemicellulose component) into hot water discharge liquid 16 which is pressurized hot water to be discharged, and lignin component and hemicellulose component from biomass raw material 11 It is a separate product.

ここで、搬送手段としては、本実施例ではスクリュー手段を例示しているが、バイオマス固形分を下方から上方に搬送することができるものであれば、スクリュー手段に限定されるものではない。   Here, as a conveying means, although the screw means is illustrated in a present Example, if a biomass solid content can be conveyed upwards from the downward direction, it will not be limited to a screw means.

前記スラリー化槽21に投入される水19は、加圧用の加圧窒素25のリークを防止する目的で液体シールをなすためには系内の圧力下において液体状であればよく、バイオマス固形分20が含有する水分中に含まれるヘミセルロースの過分解(分解開始温度約140℃〜180℃)を抑制するためにはスラリー化槽21の液温を140℃以下に冷却するよう、バイオマス固形分20の温度やスラリー化槽21の容量に応じて注入する水19の温度を適宜設定すればよい。水19は、例えば0℃〜60℃の範囲内で通常用いられる水(例えばクーリングタワー水やチラー水)などを用いることができ、後述するように系内の水を循環して再利用することもできる。   The water 19 introduced into the slurry tank 21 may be liquid under pressure in the system in order to form a liquid seal for the purpose of preventing leakage of pressurized nitrogen 25 for pressurization. In order to suppress the excessive decomposition (decomposition start temperature of about 140 ° C. to 180 ° C.) of the hemicellulose contained in the water contained in 20, the biomass solid content 20 is set so that the liquid temperature of the slurrying tank 21 is cooled to 140 ° C. or lower. What is necessary is just to set suitably the temperature of the water 19 inject | poured according to the temperature of this and the capacity | capacitance of the slurrying tank 21. FIG. As the water 19, for example, water normally used within a range of 0 ° C. to 60 ° C. (for example, cooling tower water or chiller water) can be used, and the water in the system can be circulated and reused as described later. it can.

ここで、図1中、符号18aはバイオマス固形分抜出部18とスラリー化槽21とを連通する通路、22はスラリー化槽21内部を攪拌する撹拌手段、13aは水熱分解部17の気液界面、21aはスラリー化槽21の気液界面、L1は抜出しライン、M1は第1のスクリュー手段14を駆動するモータ、M2は撹拌手段22を駆動するモータを各々図示する。Here, in FIG. 1, reference numeral 18 a is a passage for communicating the biomass solids extraction unit 18 and the slurrying tank 21, 22 is a stirring means for stirring the inside of the slurrying tank 21, and 13 a is a gas in the hydrothermal decomposition unit 17. liquid interface, 21a is gas-liquid interface, L 1 of the slurry Kaso 21 withdrawal line, M 1 is a motor for driving the first screw means 14, M 2 is respectively illustrated a motor for driving the stirring means 22.

次に、バイオマス原料11を水熱分解部17により水熱分解する概要を説明する。図8は、バイオマスを熱水で水熱分解する垂直型の水熱分解装置の模式図であり、図9は、バイオマスの熱水による分解の様子を示す図である。
水熱分解部17では、バイオマス原料11と加圧熱水15とを対向接触するように供給して、内部熱交換で水熱反応させている。図8において、対向接触領域Xと、非対向接触領域Yとを示し、非対向接触領域Yでも高温・高圧状態のままであり、前記非対向接触領域Yにてもバイオマス固形分20の水熱分解反応は進行することとなり、時に過分解となることもある。
Next, the outline | summary which hydrothermally decomposes the biomass raw material 11 by the hydrothermal decomposition part 17 is demonstrated. FIG. 8 is a schematic view of a vertical hydrothermal decomposition apparatus for hydrothermally decomposing biomass with hot water, and FIG. 9 is a diagram showing a state of decomposition of biomass with hot water.
In the hydrothermal decomposition part 17, the biomass raw material 11 and the pressurized hot water 15 are supplied so as to face each other, and are subjected to a hydrothermal reaction by internal heat exchange. In FIG. 8, an opposing contact region X and a non-facing contact region Y are shown, and the non-facing contact region Y remains in a high-temperature / high-pressure state. The decomposition reaction will proceed and sometimes it may become excessively decomposed.

図8に示すように、垂直型の水熱分解装置では、バイオマス原料(固体)11を下部側から装置本体13内部に供給し、内部に設けた第1のスクリュー手段14により上方側に移動させ、上部側からバイオマス固形分(熱水不可溶分)20をバイオマス固形分抜出部18を介して、水19が注入されたスラリー化槽21の液体21b中に落下させている。   As shown in FIG. 8, in the vertical hydrothermal decomposition apparatus, the biomass raw material (solid) 11 is supplied into the apparatus main body 13 from the lower side, and is moved upward by the first screw means 14 provided therein. The biomass solid content (hot water insoluble content) 20 is dropped into the liquid 21b of the slurrying tank 21 into which the water 19 has been injected through the biomass solid content extraction portion 18 from the upper side.

このように、内部に水19を注入したスラリー化槽21を設けることで、加圧窒素25がリークすることなく効率よく連続的にバイオマス固形分20を直接熱交換により冷却することができるため、水熱分解反応を停止することが可能となり、対向接触領域X以外での水熱分解反応を抑制することができる。   Thus, by providing the slurrying tank 21 into which water 19 is injected, the biomass solids 20 can be efficiently and continuously cooled by direct heat exchange without leaking the pressurized nitrogen 25. The hydrothermal decomposition reaction can be stopped, and the hydrothermal decomposition reaction in areas other than the opposed contact region X can be suppressed.

図9に示すように、バイオマス(セルロース系原料)原料11には、セルロース以外にヘミセルロースやリグニンが含まれており、具体的にはセルロースをヘミセルロースが束ね、リグニンが接着している構造を有している。
バイオマスは水熱分解後には、熱水不溶分(固形分)と熱水可溶分とに分けられることとなる。熱水不溶分は主にセルロース(C6糖の原料)であり、熱水可溶分は主にヘミセルロース(C5糖の原料)であり、各々酵素により糖化することで糖を得ることができる。
As shown in FIG. 9, the biomass (cellulosic material) raw material 11 contains hemicellulose and lignin in addition to cellulose, and specifically has a structure in which hemicellulose is bundled and lignin is adhered. ing.
Biomass is divided into a hot water insoluble part (solid part) and a hot water soluble part after hydrothermal decomposition. The hot water-insoluble component is mainly cellulose (a raw material for C6 sugar), and the hot water-soluble component is mainly a hemicellulose (a raw material for C5 sugar), and sugars can be obtained by saccharification with enzymes.

よって、バイオマス原料11が加圧熱水15により高温(180〜240℃)の温度域で水熱分解され、熱水側にヘミセルロースを溶解させると共に、リグニンも分解・溶解させており、その結果熱水側にはヘミセルロース等が溶解されることとなる。
熱水に可溶化された後の熱水可溶化ヘミセルロースの状態では、高温(180〜240℃)の温度域では過分解が生じる。
Therefore, the biomass raw material 11 is hydrothermally decomposed at a high temperature (180 to 240 ° C.) by the pressurized hot water 15 so that hemicellulose is dissolved on the hot water side and lignin is also decomposed and dissolved. Hemicellulose and the like are dissolved on the water side.
In the state of the hot water-solubilized hemicellulose after being solubilized in hot water, excessive decomposition occurs at a high temperature (180 to 240 ° C.).

このヘミセルロースの過分解は、C5糖の原料となるヘミセルロースの収率が低下するので、熱水可溶化分のヘミセルロースの過分解を抑制する必要がある。
また、熱水中への過分解物の混入は、後流側設備における酵素による糖化工程及びアルコール発酵等の発酵工程での反応阻害要因となるので、この阻害物の発生を阻止することも必要となる。
Since this hemicellulose overdegradation lowers the yield of hemicellulose as a raw material for C5 sugar, it is necessary to suppress the overdegradation of hemicellulose solubilized by hot water.
In addition, the mixture of over-decomposed products in hot water becomes a reaction inhibition factor in enzymatic saccharification processes and alcohol fermentation processes in the downstream equipment, so it is necessary to prevent the generation of these inhibitors. It becomes.

図1において、バイオマス固形分抜出部18には、図示しない第2のスクリュー手段が設けられ、第1のスクリュー手段14により下方から上方に搬送された熱水不溶分であるバイオマス固形分20をスラリー化槽21側へ抜出している。そして、抜出されたバイオマス固形分20は通路18aから液体21b中に順次落下し、スラリー化槽21内に設けた攪拌手段22の攪拌により、スラリー化される。   In FIG. 1, the biomass solid content extraction unit 18 is provided with second screw means (not shown), and the biomass solid content 20, which is hot water insoluble content conveyed from below to above by the first screw means 14, is obtained. The slurry is extracted to the slurry tank 21 side. The extracted biomass solids 20 are sequentially dropped from the passage 18a into the liquid 21b, and are slurried by stirring by the stirring means 22 provided in the slurrying tank 21.

また、スラリー化槽21内の液体21b中に落下されたバイオマス固形分20が液体21bとの直接熱交換により冷却され、この結果、バイオマス固形分20に同伴した熱水による残留ヘミセルロース、残留リグニン及び主成分セルロースの過分解が抑制される。   Moreover, the biomass solid content 20 dropped into the liquid 21b in the slurrying tank 21 is cooled by direct heat exchange with the liquid 21b. As a result, residual hemicellulose, residual lignin and The excessive decomposition of the main component cellulose is suppressed.

これは、水熱分解部17の気液界面13aの上方側のガス雰囲気内では、第1のスクリュー手段14によりバイオマス固形分20が熱水液面(気液界面13a)より上に露出される。しかしながら、バイオマス固形分20に同伴する加圧熱水15の存在により、高温・高圧状態で未だ反応が進行しているので、バイオマス固形分20をスラリー化槽21内の液体21b中に投入することで、反応停止させることができる。
よって、この反応停止によって、残留ヘミセルロース、残留リグニン及び主成分セルロースの過分解が抑制されることとなり、セルロース分の過分解が抑制されその回収率が向上すると共に、後流側における反応阻害成分の生成が抑制される。
This is because, in the gas atmosphere above the gas-liquid interface 13a of the hydrothermal decomposition section 17, the biomass solids 20 is exposed above the hot water-liquid surface (gas-liquid interface 13a) by the first screw means 14. . However, since the reaction is still in progress at high temperature and high pressure due to the presence of the pressurized hot water 15 accompanying the biomass solids 20, the biomass solids 20 is put into the liquid 21 b in the slurrying tank 21. The reaction can be stopped.
Therefore, by this reaction stop, the excessive decomposition of residual hemicellulose, residual lignin and main component cellulose is suppressed, the excessive decomposition of cellulose is suppressed and the recovery rate is improved, and the reaction inhibiting component on the downstream side is reduced. Generation is suppressed.

また、スラリー化槽21内に水19を注入し、液体21bが存在するため、水熱分解部17の気液界面13aと、スラリー化槽21の気液界面21aとにおいて、液封止がなされることとなり、これにより加圧用気体である加圧窒素25のリークが防止される。これにより、ガスリークに伴うロスがなくなり、加圧用気体にかかるランニングコストの大幅な削減を図ることができる。なお、スラリー化槽21には図示しない安全弁や加圧窒素25の流入通路が形成されている。   Further, since water 19 is injected into the slurrying tank 21 and the liquid 21b exists, liquid sealing is performed at the gas-liquid interface 13a of the hydrothermal decomposition unit 17 and the gas-liquid interface 21a of the slurrying tank 21. Thus, leakage of the pressurized nitrogen 25, which is a pressurizing gas, is prevented. Thereby, the loss accompanying gas leak is eliminated, and the running cost for the pressurizing gas can be greatly reduced. The slurrying tank 21 is formed with a safety valve (not shown) and an inflow passage for pressurized nitrogen 25.

また、バイオマス固形分20をスラリー化させることにより、流動化が可能となり、スラリー化槽21から外部へ排出する際の排出機構が簡易となる。すなわち、バイオマス固形分20が高温状態のままであると、排出機構の材質も例えば高価な材料を使用する必要があるが、スラリー化槽21で冷却するので、その排出側に設ける排出部23の材質を安価なステンレスや樹脂等を使用することができる。この排出部23としては、例えばロータリーフィーダ、流量調整弁等を用いることができる。   Moreover, by making the biomass solid content 20 into a slurry, fluidization becomes possible, and the discharge mechanism when discharging from the slurry tank 21 to the outside becomes simple. That is, if the biomass solid content 20 remains in a high temperature state, it is necessary to use, for example, an expensive material as the material for the discharge mechanism. However, since the slurry is cooled in the slurrying tank 21, the discharge unit 23 provided on the discharge side An inexpensive material such as stainless steel or resin can be used. As this discharge part 23, a rotary feeder, a flow regulating valve, etc. can be used, for example.

また、バイオマス固形分は空隙率が大きく、かさ密度が小さいので、固体のままでの取扱い性が煩雑であったが、スラリー化により減容化を図ることができることとなり、取り扱い性も容易となる。
すなわち、液体21bに添加する前では、バイオマス固形分20は、いわゆるケーキ状であり、加圧用気体のしめる割合が多く空隙率が大きく、かさ密度が0.5g/cc以下と小さいものであった。これがスラリー化することで、空隙間が減少し、減容化を図ることとなる。
In addition, since the biomass solid content has a large porosity and a low bulk density, handling of the solid as a solid is complicated, but volume reduction can be achieved by slurrying, and handling becomes easy. .
That is, before adding to the liquid 21b, the biomass solids 20 was so-called cake-like, the ratio of pressurizing gas was large, the porosity was large, and the bulk density was as small as 0.5 g / cc or less. . When this is slurried, the air gap is reduced and the volume is reduced.

さらに、バイオマス固形分20をスラリー化させることにより、流動化が可能となり、その後の工程での取り扱いが容易となる。
特に、糖化処理においては、酵素反応であるので、所定の温度以下(例えば60℃以下)に冷却する必要がある。この際、バイオマス固形分の状態での冷却はその熱交換効率は良好でないので、大がかりな熱交換手段を必要とするが、スラリー化させることにより、冷却効率が良好となり、大がかりな熱交換手段が不要となる。
Furthermore, by making the biomass solid content 20 into a slurry, fluidization becomes possible, and handling in subsequent steps becomes easy.
Particularly, since the saccharification treatment is an enzyme reaction, it is necessary to cool to a predetermined temperature or lower (for example, 60 ° C. or lower). At this time, the cooling in the state of biomass solids is not good in heat exchange efficiency, so a large heat exchange means is required, but by making it into a slurry, the cooling efficiency becomes good, and the large heat exchange means It becomes unnecessary.

また、スラリー化槽21内を冷却するための間接冷却手段を設けるようにすることもできる。
また、スラリー化槽21は攪拌手段22を設けているが、本発明はこれに限定されず、例えばポンプによる循環手段等で攪拌させるようにしてもよい。
An indirect cooling means for cooling the inside of the slurrying tank 21 can also be provided.
Moreover, although the slurrying tank 21 is provided with the stirring means 22, this invention is not limited to this, For example, you may make it stir with the circulation means etc. by a pump.

また、本実施例では、スラリー化槽21から抜き出されたスラリー状バイオマス固形分24の抜出しラインL1に、pH計31を設けている。
このpH計31を設けることにより、スラリー状バイオマス固形分24中に残存する有機酸の有無を確認することができる。
これにより、水熱分解により生じる有機酸(例えば酢酸等)の発生状況を監視することができる。
In this embodiment, a pH meter 31 is provided in the extraction line L 1 for the slurry-like biomass solids 24 extracted from the slurrying tank 21.
By providing this pH meter 31, the presence or absence of an organic acid remaining in the slurry-like biomass solids 24 can be confirmed.
Thereby, the generation | occurrence | production condition of the organic acid (for example, acetic acid etc.) produced by hydrothermal decomposition is monitorable.

このpH計31でのpHの監視の結果、スラリー状バイオマス固形分24中のpHが小さくなる場合には、酢酸等の有機酸が発生したことが判定でき、水熱分解部17の加圧熱水の温度制御を行うようにすればよい。   As a result of monitoring the pH by the pH meter 31, when the pH in the slurry-like biomass solids 24 becomes small, it can be determined that an organic acid such as acetic acid has been generated, and the pressurized heat of the hydrothermal decomposition unit 17 Water temperature control may be performed.

また、pH計31によりpHを計測し、加圧熱水の供給量の制御を行い、水熱分解反応の制御を行うようにしてもよい。
その他のpHに基づく水熱分解部17の制御としては、バイオマス原料11の供給量の制御(反応時間)によって水熱分解反応を制御する方法や、バイオマス原料11の第1のスクリュー手段14による掻揚げ速度(反応時間)の制御によって水熱分解反応を制御する方法や、装置本体13の気液界面13aの液レベル(反応時間)の制御によって水熱分解反応を制御する方法や、熱水排出液16の排出量の制御(反応時間)によって水熱分解反応を制御する方法等を行うことができる。
Alternatively, the pH may be measured by the pH meter 31, the supply amount of pressurized hot water may be controlled, and the hydrothermal decomposition reaction may be controlled.
Other control of the hydrothermal decomposition unit 17 based on pH includes a method of controlling the hydrothermal decomposition reaction by controlling the supply amount (reaction time) of the biomass raw material 11, and a scratching by the first screw means 14 of the biomass raw material 11. A method of controlling the hydrothermal decomposition reaction by controlling the frying speed (reaction time), a method of controlling the hydrothermal decomposition reaction by controlling the liquid level (reaction time) of the gas-liquid interface 13a of the apparatus body 13, and hot water discharge A method of controlling the hydrothermal decomposition reaction by controlling the discharge amount of the liquid 16 (reaction time) can be performed.

ここで、前記水熱分解部17に供給するバイオマスとしては、特に限定されるものではなく、地球生物圏の物質循環系に組み込まれた生物体又は生物体から派生する有機物の集積をいう(JIS K 3600 1258参照)が、本発明では特に木質系の例えば広葉樹、草本系等のセルロース系資源や農業系廃棄物、食品廃棄物等を用いるのが好ましい。   Here, the biomass supplied to the hydrothermal decomposition unit 17 is not particularly limited, and refers to the accumulation of organisms incorporated into the material circulation system of the earth biosphere or organic matter derived from organisms (JIS). K 3600 1258), however, in the present invention, it is particularly preferable to use woody resources such as hardwood, herbaceous cellulosic resources, agricultural waste, food waste, and the like.

また、前記バイオマス原料11としては、粒径は特に限定されるものではないが、5mm以下に粉砕することが好ましい。
本実施例では、バイオマスの供給前において、前処理装置として、例えば粉砕装置を用いて前処理するようにしてもよい。また、洗浄装置により洗浄するようにしてもよい。
なお、バイオマス原料11として、例えば籾殻等の場合には、粉砕処理することなく、そのままバイオマス供給部12に供給することができるものとなる。
The biomass raw material 11 is not particularly limited in particle size, but is preferably pulverized to 5 mm or less.
In this embodiment, before the biomass is supplied, the pretreatment device may be pretreated using, for example, a pulverizer. Moreover, you may make it wash | clean with a washing | cleaning apparatus.
In addition, in the case of, for example, rice husk or the like as the biomass raw material 11, it can be supplied to the biomass supply unit 12 as it is without being pulverized.

また、水熱分解部17における、反応温度は180〜240℃の範囲とするのが好ましい。さらに好ましくは200〜230℃とするのがよい。
これは、180℃未満の低温では、水熱分解速度が小さく、長い分解時間が必要となり、装置の大型化につながり、好ましくないからである。一方240℃を超える温度では、分解速度が過大となり、セルロース成分が固体から液体側への移行を増大すると共に、ヘミセルロース系糖類の過分解が促進され、好ましくないからである。
また、ヘミセルロース成分は約140℃付近から、セルロースは約230℃付近から、リグニン成分は140℃付近から溶解するが、セルロースを固形分側に残し、且つヘミセルロース成分及びリグニン成分が十分な分解速度を持つ180℃〜240℃の範囲とするのがよい。
Moreover, it is preferable that the reaction temperature in the hydrothermal decomposition part 17 shall be the range of 180-240 degreeC. More preferably, it is good to set it as 200-230 degreeC.
This is because at a low temperature of less than 180 ° C., the hydrothermal decomposition rate is low, a long decomposition time is required, leading to an increase in the size of the apparatus, which is not preferable. On the other hand, when the temperature exceeds 240 ° C., the decomposition rate becomes excessive, the cellulose component increases the transition from the solid to the liquid side, and the excessive decomposition of the hemicellulose saccharide is promoted, which is not preferable.
The hemicellulose component dissolves from about 140 ° C., the cellulose from about 230 ° C., and the lignin component from about 140 ° C., but the cellulose remains on the solid side, and the hemicellulose component and the lignin component have a sufficient decomposition rate. It is good to set it as the range of 180 to 240 degreeC which it has.

反応圧力は、装置本体13の反応温度(180〜240℃)の各温度の水の飽和蒸気圧に、更に0.1〜0.5MPaだけ高い圧力を加えることとするのが好ましい。
また、反応時間は20分以下、3分〜10分とするのが好ましい。これはあまり長く反応を行うと過分解物の割合が増大し、好ましくないからである。
The reaction pressure is preferably a pressure higher by 0.1 to 0.5 MPa than the saturated vapor pressure of water at each temperature of the reaction temperature (180 to 240 ° C.) of the apparatus body 13.
The reaction time is preferably 20 minutes or less and 3 minutes to 10 minutes. This is because if the reaction is carried out too long, the proportion of the overdecomposed product increases, which is not preferable.

前記常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給部12としては、例えば、スクリュー、ピストンポンプ又はスラリーポンプ等の手段を挙げることができる。
As the biomass supply unit 12 for supplying the atmospheric pressure to under pressure, for example, it can be mentioned screw means such as a piston pump or slurry pump.

また、水熱分解装置は、本実施例では、垂直型の装置としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、気液界面13aを有する傾斜型の水熱分解装置としてもよい。   In the present embodiment, the hydrothermal decomposition apparatus is a vertical apparatus, but the present invention is not limited to this, and may be an inclined hydrothermal decomposition apparatus having a gas-liquid interface 13a.

ここで、水熱分解装置を傾斜型又は垂直型とするのは、水熱分解反応において発生したガスや原料中に持ち込まれたガス等が上方から速やかに抜けることができ好ましいからである。また、加圧熱水15で分解生成物を抽出するので、抽出効率の点において上方から下方に向かって抽出物の濃度が高まることとなり、好ましいものとなる。   Here, the reason why the hydrothermal decomposition apparatus is an inclined type or vertical type is that gas generated in the hydrothermal decomposition reaction, gas introduced into the raw material, and the like can be quickly discharged from above, which is preferable. Moreover, since the decomposition product is extracted with the pressurized hot water 15, the concentration of the extract increases from the top to the bottom in terms of extraction efficiency, which is preferable.

以上のように、本実施例によれば、バイオマス原料からセルロース主体の成分とヘミセルロース成分を固液接触状態で分解処理した後、その分解物であるバイオマス固形分をスラリー化槽の内部に注入した液体中に、投入することで、スラリー化させると共に、液体シールがなされ、加圧気体の流出を防止することができる。これにより加圧用気体(例えば加圧窒素等)の流出が防止され、ランニングコストの大幅な削減を図ることができる。   As described above, according to the present example, the cellulose-based component and the hemicellulose component were decomposed from the biomass raw material in a solid-liquid contact state, and then the biomass solid content as the decomposition product was injected into the slurrying tank. By putting it in the liquid, it is made into a slurry and a liquid seal is made, so that the flow of pressurized gas can be prevented. This prevents the pressurization gas (for example, pressurized nitrogen) from flowing out, and can greatly reduce the running cost.

次に、本発明に係るバイオマスの水熱分解システムの他の実施例について、図面を参照して説明する。なお、実施例1のバイオマスの水熱分解システムと同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
図2は、実施例2に係るバイオマスの水熱分解システムを示す概略図である。
図2に示すように、バイオマスの水熱分解システム10Bは、実施例1のバイオマスの水熱分解システム10Aにおいて、さらにスラリー化槽21から抜き出されたスラリー状バイオマス固形分24の抜出しラインL1に、バイオマス固形分33と水34とを分離する第1の固液分離装置32と、この第1の固液分離装置32で分離されたバイオマス固形分33を酵素41Aにより糖化する第1の糖化槽40Aと、水熱分解部17から排出された熱水排出液16を酵素41Bにより糖化する第2の糖化槽40Bとを有し、バイオマス固形分33を糖化させて糖液(C6糖)42Aを得ると共に、熱水排出液16を糖化させて糖液(C5糖)42Bを得るようにしている。第1の固液分離装置32で分離された水34は第1の戻しラインL2を介して前記スラリー化槽21に戻し、第1の戻しラインにL2は必要に応じて冷却器35を備えるようにしてもよい。
図2中、符号40a、40bは撹拌手段、M3A,3Bは撹拌手段40a、40bを駆動するモータを図示する。
Next, another embodiment of the biomass hydrothermal decomposition system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same member as the biomass hydrothermal decomposition system of Example 1, and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a biomass hydrothermal decomposition system according to a second embodiment.
As shown in FIG. 2, the biomass hydrothermal decomposition system 10 </ b> B is the extraction line L 1 of the slurry-like biomass solids 24 extracted from the slurrying tank 21 in the biomass hydrothermal decomposition system 10 </ b> A of the first embodiment. In addition, a first solid-liquid separator 32 that separates the biomass solids 33 and the water 34, and a first saccharification that saccharifies the biomass solids 33 separated by the first solid-liquid separator 32 with an enzyme 41A. There is a tank 40A and a second saccharification tank 40B for saccharifying the hot water discharge liquid 16 discharged from the hydrothermal decomposition section 17 with an enzyme 41B, and saccharifying the biomass solids 33 to provide a sugar liquid (C6 sugar) 42A In addition, the hot water discharge liquid 16 is saccharified to obtain a sugar liquid (C5 sugar) 42B. The first solid-liquid separator 32 water 34 separated by the return to the slurry Kaso 21 via the first return line L 2, a cooler 35, if L 2 in the first return line is required You may make it prepare.
In FIG. 2, reference numerals 40a and 40b denote stirring means, and M 3A and 3B denote motors that drive the stirring means 40a and 40b.

この第1の固液分離装置32により、反応阻害物質を含む水34を除去してバイオマス固形分33としている。この第1の固液分離装置32で水34を除去することで、任意の固形分濃度とすることができる。これにより、後流の第1の糖化槽40Aにおける糖化反応の基質濃度の調整が可能となる。例えば、糖化後の糖濃度を高くしたい場合には、第1の固液分離装置32での水分の除去率を上げてより高い基質濃度で糖化を行えばよく、また、糖化や糖化後の撹拌・移送などを操作性よく行いたい場合や糖化速度を向上させたい場合には、水分の除去率を下げてより低い基質濃度で糖化を行えばよい。   The first solid-liquid separation device 32 removes the water 34 containing the reaction-inhibiting substance to obtain a biomass solid content 33. By removing the water 34 with the first solid-liquid separator 32, the solid content can be set to an arbitrary concentration. Thereby, the substrate concentration of the saccharification reaction in the first saccharification tank 40A in the downstream can be adjusted. For example, when it is desired to increase the sugar concentration after saccharification, saccharification may be performed at a higher substrate concentration by increasing the water removal rate in the first solid-liquid separation device 32, and stirring after saccharification or saccharification. -If you want to improve the saccharification rate when you want to perform transfer etc. with good operability, you can lower the moisture removal rate and perform saccharification at a lower substrate concentration.

本実施例では、第1の固液分離装置32により、不要な水分を除去しているので、より高基質濃度で糖化することができ、C6糖濃度の向上を図ることができる。
また、水熱分解部17より同伴され固形分に含まれた水分中には、発酵を阻害する物質等が含まれるが、第1の固液分離装置32で水34を除去することで、これらを除去して糖化を行うことができ、結果として糖の品質が向上する。
また、水34を除去することができるので、濃度調整が可能となり、酵素条件の最適化を図ることができる。
本実施例では熱水排出液16からC5糖を得る工程も同時に記載したが、C6糖のみを得たい場合には、熱水排出液16の糖化(C5糖化)を省略した設備とすることもできる。
In the present embodiment, since unnecessary water is removed by the first solid-liquid separation device 32, saccharification can be performed at a higher substrate concentration, and the C6 sugar concentration can be improved.
In addition, the moisture contained in the solid content accompanying the hydrothermal decomposition unit 17 includes substances that inhibit fermentation, and the like by removing the water 34 by the first solid-liquid separator 32. Can be removed and saccharification can be carried out, resulting in improved sugar quality.
Further, since the water 34 can be removed, the concentration can be adjusted, and the enzyme conditions can be optimized.
In the present embodiment, the process of obtaining C5 sugar from the hot water discharge liquid 16 is also described. However, when only C6 sugar is desired, the saccharification (C5 saccharification) of the hot water discharge liquid 16 may be omitted. it can.

次に、本発明に係るバイオマスの水熱分解システムの他の実施例について、図面を参照して説明する。なお、実施例2のバイオマスの水熱分解システムと同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
図3は、実施例3に係るバイオマスの水熱分解システムを示す概略図である。
図3に示すように、バイオマスの水熱分解システム10Cは、実施例2のバイオマスの水熱分解システム10Bにおいて、第1の固液分離装置32から分離した水34を供給ラインLにより熱水排出液16側と混合し、その後第2の糖化槽40Bで糖化するようにしている。
Next, another embodiment of the biomass hydrothermal decomposition system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the same member as the biomass hydrothermal decomposition system of Example 2, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a biomass hydrothermal decomposition system according to a third embodiment.
As shown in FIG. 3, the biomass hydrothermal decomposition system 10 </ b> C is the same as the biomass hydrothermal decomposition system 10 </ b> B of Example 2, except that the water 34 separated from the first solid-liquid separation device 32 is heated by the supply line L <b> 3. The mixture is mixed with the discharged liquid 16 side, and then saccharified in the second saccharification tank 40B.

第1の固液分離装置32にて分離した水34には、熱水可溶分であるオリゴ糖等の、C5糖の原料となる成分が含まれるため、熱水排出液16側の第2の糖化槽40Bで糖化することで、C5糖の回収率の向上を図ることができる。   Since the water 34 separated by the first solid-liquid separator 32 contains components that are raw materials for C5 sugar, such as oligosaccharides that are soluble in hot water, the second water on the hot water discharge liquid 16 side. By improving the saccharification in the saccharification tank 40B, the recovery rate of C5 sugar can be improved.

次に、本発明に係るバイオマスの水熱分解システムの他の実施例について、図面を参照して説明する。なお、実施例2のバイオマスの水熱分解システムと同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
図4は、実施例4に係るバイオマスの水熱分解システムを示す概略図である。
図4に示すように、バイオマスの水熱分解システム10Dは、実施例2のバイオマスの水熱分解システム10Bにおいて、前記第1の固液分離装置32で分離されたバイオマス固形分33に酵素41Aを添加して酵素液化する酵素液化槽43Aを設けている。
Next, another embodiment of the biomass hydrothermal decomposition system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the same member as the biomass hydrothermal decomposition system of Example 2, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a biomass hydrothermal decomposition system according to a fourth embodiment.
As shown in FIG. 4, the biomass hydrothermal decomposition system 10 </ b> D is the same as the biomass hydrothermal decomposition system 10 </ b> B of Example 2 except that the enzyme 41 </ b> A is added to the biomass solids 33 separated by the first solid-liquid separator 32. An enzyme liquefaction tank 43A for adding and liquefying the enzyme is provided.

酵素液化槽43Aでは、例えばセルラーゼ等の酵素41Aによりバイオマス固形分33の加水分解により、例えばオリゴ糖が生じること等で液化させ、その後酵素液化物45のオリゴ糖を更に加水分解させることで糖化(単糖化:主にC6糖生成)させている。   In the enzyme liquefaction tank 43A, for example, oligosaccharides are produced by hydrolysis of the biomass solids 33 by an enzyme 41A such as cellulase, for example, and then the saccharide is liquefied by further hydrolyzing the oligosaccharides of the enzyme liquefaction 45. Monosaccharification: mainly C6 sugar production).

本実施例では、バイオマス原料を水熱分解部17に供給して水熱分解処理し、連続的にバイオマス固形分20を得た後、スラリー化槽21でスラリー化し、その後第1の固液分離装置32でバイオマス固形分33を分離し、酵素41Aを添加して、酵素液化槽43Aで酵素液化物45を得ている。その後、酵素液化物45を別途設けた大型の第1の糖化槽40Aに導入して、所定の熟成時間かけてバッチ糖化処理を行い、糖液(C6糖)42Aを得るようにしている。なお、大型の第1の糖化槽40Aが所定量になったら、図示しない別の大型の第1の糖化槽40Aを用いてバッチ処理を行うようにすればよい。   In the present embodiment, the biomass raw material is supplied to the hydrothermal decomposition unit 17 and hydrothermally decomposed to continuously obtain the biomass solids 20 and then slurried in the slurrying tank 21 and then the first solid-liquid separation. The biomass solid content 33 is separated by the apparatus 32, the enzyme 41A is added, and the enzyme liquefied product 45 is obtained in the enzyme liquefaction tank 43A. Thereafter, the enzyme liquefied product 45 is introduced into a large first saccharification tank 40A provided separately, and batch saccharification treatment is performed over a predetermined aging time to obtain a sugar solution (C6 sugar) 42A. When the large first saccharification tank 40A reaches a predetermined amount, batch processing may be performed using another large first saccharification tank 40A (not shown).

また、酵素液化槽43Aに添加する酵素41Aの量は、酵素液化槽43Aで操作性よくバイオマス固形分が液化する量であれば足りるが、例えば後流の酵素糖化槽40Aで十分な糖化が行える酵素を酵素液化槽43Aに添加してもよく、あるいは酵素液化槽43Aではその操作性のみを重視し、液化するに足りるだけの酵素41Aを添加し、後流の第1の糖化槽40Aで十分な糖化を行うに足りる酵素41Aを添加するようにしてもよい。
図中、符号43aは撹拌手段、M4は撹拌手段43aを駆動するモータを図示する。
The amount of the enzyme 41A added to the enzyme liquefaction tank 43A is sufficient if the biomass solid content is liquefied with good operability in the enzyme liquefaction tank 43A. For example, sufficient saccharification can be performed in the downstream enzyme saccharification tank 40A. Enzymes may be added to the enzyme liquefaction tank 43A, or the enzyme liquefaction tank 43A emphasizes only the operability, and the enzyme 41A sufficient to liquefy is added, and the first saccharification tank 40A downstream is sufficient. Enzyme 41A sufficient to perform saccharification may be added.
In the figure, reference numeral 43a is stirring means, M 4 illustrates a motor for driving the agitation means 43a.

本実施例では、バイオマス固形分33を一度酵素液化槽43Aで液化処理をしているので、例えばポンプの搬送が可能となり、ハンドリング等の作業性が向上する。また、液化により攪拌が容易となるので、第1の糖化槽40Aの攪拌手段M3Aの攪拌動力も小さくすることができる。さらに、液中での酵素反応となるので、反応速度が大きくなり、大型の第1の糖化槽40Aの小型化、省力化に寄与すると共に、酵素使用量の低減を図ることができる。In the present embodiment, since the biomass solids 33 is once liquefied in the enzyme liquefaction tank 43A, for example, a pump can be transported and workability such as handling is improved. Further, since the liquefaction facilitates the stirring, the stirring power of the stirring means M 3A of the first saccharification tank 40A can be reduced. Furthermore, since the enzyme reaction is performed in the liquid, the reaction rate is increased, which contributes to downsizing and labor saving of the large first saccharification tank 40A, and can reduce the amount of enzyme used.

本実施例では、酵素液化槽43Aにおいて得られる酵素液化物45に対して分離したバイオマス固形分33を連続的かつ徐々に添加するのが好ましい。すなわち、第1の固液分離装置32で分離したバイオマス固形分33は、酵素液化槽43Aで液化した状態の酵素液化物中に連続的かつ徐々に添加され、酵素液化槽43Aには流動性の低いバイオマス固形分が極力存在しないように調整する。こうすることで酵素液化槽43Aでの撹拌性や後流の酵素糖化槽への移送性が向上し、操作性のよい設備運転が可能となる。
これに対して、酵素液化槽43A内でバイオマス固形分が多く存在するような酵素液化操作、すなわち多量のバイオマス固形分33に酵素41Aを添加して一部分から徐々に液化を進行させるようにすると、連続運転における生産能力の低下や操作性の低下を誘発することとなる。
In the present embodiment, it is preferable to continuously and gradually add the separated biomass solids 33 to the enzyme liquefied product 45 obtained in the enzyme liquefaction tank 43A. That is, the biomass solids 33 separated by the first solid-liquid separation device 32 is continuously and gradually added to the enzyme liquefied product in a state liquefied in the enzyme liquefaction tank 43A, and fluidity is added to the enzyme liquefaction tank 43A. Adjust so that low biomass solids do not exist as much as possible. By doing so, the stirring property in the enzyme liquefaction tank 43A and the transportability to the downstream enzyme saccharification tank are improved, and the operation of the facility with good operability becomes possible.
On the other hand, when the enzyme liquefaction operation in which a large amount of biomass solids exists in the enzyme liquefaction tank 43A, that is, when the enzyme 41A is added to a large amount of biomass solids 33 and liquefaction proceeds gradually from a part, This will induce a decrease in production capacity and operability in continuous operation.

このように、本発明によれば、バイオマス原料11を水熱分解部17に連続して投入した後、酵素液化槽43Aまでの工程は、連続して処理することができ、十分な糖化を行うための第1の酵素糖化槽40Aの容量や個数を、その上流である酵素液化までの生産能力に応じて設計すればよく、設備効率や作業性の大幅な向上を図ることができることとなる。   As described above, according to the present invention, after the biomass raw material 11 is continuously added to the hydrothermal decomposition unit 17, the steps up to the enzyme liquefaction tank 43A can be continuously processed and sufficient saccharification is performed. Therefore, the capacity and the number of the first enzyme saccharification tank 40A may be designed according to the production capacity up to the enzyme liquefaction upstream of the first enzyme saccharification tank 40A, and the facility efficiency and workability can be greatly improved.

このように、本発明のバイオマス原料を用いた糖液生産方法は、例えば図2に示すように、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料11を常圧下から加圧下に供給し、前記バイオマス原料11を加圧熱水15により水熱分解部17により水熱分解し、前記加圧熱水15中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を溶解させ、その後、前記水熱分解部17から抜出したバイオマス固形分20を、内部に水19が注入され、水熱分解装部17と連通するスラリー化槽21に投入し、スラリー状バイオマス固形分24とし、次いで、前記スラリー状バイオマス固形分24から水34を第1の固液分離装置32により除去し、その後、水が除去されたバイオマス固形分33を酵素糖化して、糖液42Aを効率よく生産することができる。   Thus, the method for producing a sugar liquid using the biomass raw material of the present invention supplies the biomass raw material 11 having cellulose, hemicellulose and lignin from normal pressure to pressurized pressure as shown in FIG. Is hydrothermally decomposed by the hydrothermal decomposition unit 17 with the pressurized hot water 15, the lignin component and the hemicellulose component are dissolved in the pressurized hot water 15, and then the biomass solid content 20 extracted from the hydrothermal decomposition unit 17 is obtained. Is injected into a slurrying tank 21 in which water 19 is injected and communicated with the hydrothermal decomposition unit 17 to form a slurry-like biomass solids 24, and then water 34 is first supplied from the slurry-like biomass solids 24. Then, the biomass solids 33 from which water has been removed is enzymatically saccharified to efficiently produce a sugar solution 42A. Can.

また、前記バイオマス原料を用いた糖液生産方法において、例えば図4に示すように、酵素糖化する前流側で、先ず酵素液化し、その後酵素液化物45を用いて酵素糖化させ、糖液42Aの生産性を向上させるようにしている。   Further, in the sugar liquid production method using the biomass raw material, as shown in FIG. 4, for example, on the upstream side where enzyme saccharification is performed, the enzyme is first liquefied, and then enzymatic saccharification is performed using the enzyme liquefied product 45. To improve productivity.

次に、本発明に係るバイオマスの水熱分解システムの他の実施例について、図面を参照して説明する。なお、実施例1のバイオマスの水熱分解システムと同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
図5は、実施例5に係るバイオマスの水熱分解システムを示す概略図である。
図5に示すように、バイオマスの水熱分解システム10Eは、実施例1のバイオマスの水熱分解システム10Aにおいて、主にセルロース成分を含むバイオマス固形分を六炭糖(C6糖)等に酵素糖化し、糖を濃縮するC6糖化・糖濃縮装置50Aと、主にヘミセルロース成分を含む熱水排出液16を五炭糖(C5糖)等に酵素糖化し、糖を濃縮するC5糖化・糖濃縮装置50Bとを有している。
Next, another embodiment of the biomass hydrothermal decomposition system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same member as the biomass hydrothermal decomposition system of Example 1, and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a biomass hydrothermal decomposition system according to a fifth embodiment.
As shown in FIG. 5, the biomass hydrothermal decomposition system 10E is an enzymatic saccharification of biomass solids mainly containing cellulose components into hexose (C6 sugar) or the like in the biomass hydrothermal decomposition system 10A of Example 1. C6 saccharification / sugar concentration apparatus 50A for concentrating sugar, and C5 saccharification / sugar concentration apparatus for concentrating sugar by enzymatic saccharification of hot water discharge liquid 16 mainly containing hemicellulose components into pentose sugar (C5 sugar), etc. 50B.

このC6糖化・糖濃縮装置50A、C5糖化・糖濃縮装置50Bは、前記スラリー状バイオマス固形分を酵素51Aにより酵素糖化する第3の糖化槽52A、水熱分解部17からの熱水排出液16を酵素41Bにより酵素糖化する第2の糖化槽40Bと、糖化後の糖液53A、42Bから、固体分を分離する第2の固液分離装置54A、第3の固液分離装置54Bと、第2の固液分離装置54A、第3の固液分離装置54Bで分離した糖液53A、42Bから水57A、57Bを除去して、濃縮糖液55A、55Bを得る逆浸透(Reverse Osmosis:RO)膜56a、56bを備えた水分分離装置56A、56Bとを有するものである。
前記第2の固液分離装置54A、第3の固液分離装置54Bは、例えばスクリューデカンタ、砂濾過装置、MF膜等を単独又は組合せて用いることができ、これにより固形物を除去してRO膜56a、56bの保護を図るようにしている。さらに、RO膜56a、56bの前段側において、限外濾過膜(Ultrafiltration Membrane:UF膜)を用いることで、RO膜の保護を図ると共に酵素の回収が可能となり、酵素を再利用することができる。
また、水分分離装置56A、56Bには、ルーズRO膜、ナノ濾過膜(Nanofiltration Membrane:NF膜)等を用いてもよい。
The C6 saccharification / sugar concentration apparatus 50A and the C5 saccharification / sugar concentration apparatus 50B include a third saccharification tank 52A for enzymatic saccharification of the slurry-like biomass solids with an enzyme 51A, and a hot water discharge liquid 16 from the hydrothermal decomposition unit 17. A second saccharification tank 40B for enzymatic saccharification of the saccharification with the enzyme 41B, a second solid-liquid separation device 54A, a third solid-liquid separation device 54B for separating solid components from the saccharified sugar solutions 53A, 42B, Reverse osmosis (RO) to obtain concentrated sugar solutions 55A and 55B by removing water 57A and 57B from the sugar solutions 53A and 42B separated by the second solid-liquid separator 54A and the third solid-liquid separator 54B And water separators 56A and 56B having membranes 56a and 56b.
As the second solid-liquid separator 54A and the third solid-liquid separator 54B, for example, a screw decanter, a sand filter, an MF membrane or the like can be used alone or in combination. The films 56a and 56b are protected. Furthermore, by using an ultrafiltration membrane (UF membrane) on the upstream side of the RO membranes 56a and 56b, the RO membrane can be protected and the enzyme can be recovered, and the enzyme can be reused. .
In addition, a loose RO membrane, a nanofiltration membrane (NF membrane), or the like may be used for the water separation devices 56A and 56B.

次に、このC6糖化・糖濃縮装置50A、C5糖化・糖濃縮装置50Bの処理工程の手順について説明する。
<酵素糖化工程>
先ず、前記第3の糖化槽52Aにおいて、スラリー状バイオマス固形分24が抜出しラインL1を介して導入され、酵素51Aが添加され、酵素糖化工程における酵素反応による糖化がなされる。
一方、前記第2の糖化槽40Bにおいては、熱水排出液供給ラインL4を介して熱水排出液16が導入され、酵素41Bが添加され、酵素糖化工程における酵素反応による糖化がなされる。
なお、以下の工程は、C6糖及びC5糖の固液分離処理工程も同様であるので、C6糖化・糖濃縮装置50Aの処理工程について説明する。
Next, the process steps of the C6 saccharification / sugar concentration apparatus 50A and the C5 saccharification / sugar concentration apparatus 50B will be described.
<Enzyme saccharification process>
First, in the third saccharification tank 52A, slurried biomass solids 24 is introduced through a line L 1 withdrawn, added enzymes 51A is made saccharification by enzyme reaction in the enzymatic saccharification step.
On the other hand, the in the second saccharification tank 40B, introduces discharged hot water 16 via the discharged hot water supply line L 4, it is added the enzyme 41B is made saccharification by enzyme reaction in the enzymatic saccharification step.
In addition, since the following process is also the same as the solid-liquid separation process of C6 sugar and C5 sugar, the process of C6 saccharification / sugar concentration apparatus 50A is demonstrated.

<固液分離工程>
次に、糖液53Aは第1の糖液タンク61Aに貯留され、その後、第2の固液分離装置54Aによりリグニン等の固形残液62Aが分離され、その後糖液53Aは第2の糖液タンク63Aに貯留される。
<Solid-liquid separation process>
Next, the sugar liquid 53A is stored in the first sugar liquid tank 61A, and then the solid residual liquid 62A such as lignin is separated by the second solid-liquid separation device 54A, and then the sugar liquid 53A is the second sugar liquid. It is stored in the tank 63A.

<糖濃縮工程>
次に、糖液53Aは、RO膜56aを備えた水分分離装置56Aにより水57Aが除去され、濃縮糖液55Aを得る。
この濃縮糖液55Aは図示しない後工程の発酵処理において、各種有機原料となる。
<Sugar concentration process>
Next, the water 57A is removed from the sugar solution 53A by the water separator 56A provided with the RO membrane 56a to obtain a concentrated sugar solution 55A.
The concentrated sugar solution 55A becomes various organic raw materials in a post-process fermentation process (not shown).

本実施例では、スラリー状バイオマス固形分24を用いて糖化しているので、低基質濃度での糖化となり、高速糖化が可能となる。
また、スラリー状であるため、撹拌・移送などを操作性よく行うことができる。
また、低基質濃度での糖化となるので、酵素使用量の削減を図ることができる。
また、各種膜を用いた膜処理により、糖の濃縮を効率よく行うことができる。
また、分離したリグニン等固形残液62A(62B)は、高カロリーであるので、燃料用に用いることができる。また、リグニン等固形残液62A(62B)は、有機肥料利用や化学原料利用(リグニンの接着剤としての利用等)に用いることができる。
In this example, since saccharification is performed using the slurry-like biomass solids 24, saccharification is performed at a low substrate concentration, and high-speed saccharification is possible.
Moreover, since it is a slurry form, stirring and transfer can be performed with good operability.
In addition, since the saccharification is performed at a low substrate concentration, the amount of enzyme used can be reduced.
In addition, sugar can be efficiently concentrated by membrane treatment using various membranes.
The separated solid liquid 62A (62B) such as lignin is high in calories and can be used for fuel. Further, the solid residual liquid 62A (62B) such as lignin can be used for organic fertilizer use or chemical raw material use (use of lignin as an adhesive, etc.).

また、本実施例では、前記水分分離装置56A、56Bから分離した水57A、57Bをスラリー化槽21に戻す第2の戻しラインL5A,5Bを有するものである。
また、第2の戻しラインL5A,5Bの合流後の合流ラインL6に冷却器60を介装し、所定温度まで冷却した後、スラリー化槽21に戻すようにしている。なお、冷却器60をスラリー状バイオマス固形分24の抜出しラインL1、熱水排出液供給ラインL4に介装し、第3の糖化槽52A,第2の糖化槽40Bで所望とされる温度まで冷却してもよく、このような場合には合流ラインL6の冷却器60を省略することもできる。
Further, in this embodiment, there are provided second return lines L 5A and 5B for returning the water 57A and 57B separated from the water separators 56A and 56B to the slurrying tank 21.
Further, a cooler 60 is interposed in the merge line L 6 after the merge of the second return lines L 5A and 5B , and after cooling to a predetermined temperature, the slurry is returned to the slurrying tank 21. In addition, the cooler 60 is interposed in the extraction line L 1 of the slurry-like biomass solids 24 and the hot water discharge liquid supply line L 4 , and a desired temperature in the third saccharification tank 52A and the second saccharification tank 40B. In such a case, the cooler 60 of the merging line L 6 can be omitted.

これにより、分離した水57A、57Bを再利用することができ、スラリー化槽21に別途供給する水19の使用量の低減を図ることができる。   Thereby, the separated water 57A and 57B can be reused, and the amount of water 19 separately supplied to the slurrying tank 21 can be reduced.

このように、本発明のバイオマス原料を用いた糖液生産方法は、図5に示すように、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料11を常圧下から加圧下に供給し、前記バイオマス原料11を加圧熱水15により水熱分解部17により水熱分解し、前記加圧熱水15中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を溶解させ、その後、前記水熱分解部17から抜出したバイオマス固形分20を、内部に水19が注入され、前記水熱分解部17と連通するスラリー化槽21に投入し、スラリー状バイオマス固形分24とし、前記スラリー状バイオマス固形分24を酵素糖化して糖液53Aを得た後、固形分を分離し、次いで水を除去することによりバイオマス原料から糖液を効率よく生産することができる。   Thus, as shown in FIG. 5, the sugar liquid production method using the biomass raw material of the present invention supplies the biomass raw material 11 having cellulose, hemicellulose, and lignin from normal pressure to pressurized pressure, Hydrothermal decomposition by the hydrothermal decomposition unit 17 with the pressurized hot water 15, the lignin component and the hemicellulose component are dissolved in the pressurized hot water 15, and then the biomass solid content 20 extracted from the hydrothermal decomposition unit 17 is Then, water 19 is injected into the slurry tank 21 and put into a slurry tank 21 communicating with the hydrothermal decomposition section 17 to form a slurry biomass solids 24. The slurry biomass solids 24 is enzymatically saccharified to produce a sugar solution 53A. After being obtained, the liquid can be efficiently produced from the biomass raw material by separating the solid content and then removing the water.

次に、本発明に係るバイオマスの水熱分解システムの他の実施例について、図面を参照して説明する。なお、実施例5のバイオマスの水熱分解システムと同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
図6は、実施例6に係るバイオマスの水熱分解システムを示す概略図である。
図6に示すように、バイオマスの水熱分解システム10Fは、第2の戻しラインL5Aと第2の戻しラインL5Bとが合流したラインL6に生物処理装置61を設け、水57A、57Bを生物処理した後、スラリー化槽21に戻すようにしている。
Next, another embodiment of the biomass hydrothermal decomposition system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same member as the biomass hydrothermal decomposition system of Example 5, and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a biomass hydrothermal decomposition system according to a sixth embodiment.
As shown in FIG. 6, biomass hydrothermal decomposition system 10F includes a second return line L 5A and biological treatment apparatus 61 to the line L 6 of the second return line L 5B is joined is provided, water 57A, 57B Is biologically treated and then returned to the slurrying tank 21.

RO膜56aで分離した水57A、57Bには、反応阻害物質(低分子有機化合物)を含むので、生物処理装置61により容易に処理が可能となる。そして、生物処理装置61として、例えばメタン発酵生物処理装置を用いることにより、メタンを回収し、燃料等に利用が可能となる。   Since the water 57A and 57B separated by the RO membrane 56a contains a reaction inhibitor (low molecular organic compound), the biological treatment device 61 can easily perform the treatment. Then, for example, by using a methane fermentation biological treatment apparatus as the biological treatment apparatus 61, methane can be recovered and used for fuel or the like.

また、水熱分解部17における水熱分解反応の温度を良好に維持するために、バイオマスの水熱分解部17の装置本体13の上方側から一方側に向かって形成され、加圧熱水15の供給温度(180〜240℃、例えば200℃)を一定時間保持し、水熱分解させる有効反応領域(水熱分解領域)に温度調整する内部温度維持手段27を設け、冷却水28を供給して水熱分解部の温度を調整することもでき、前記生物処理装置61により処理された水を内部温度維持手段27に供給する冷却水28へ合流して温度調整に利用するようにしてもよい。   Moreover, in order to maintain the temperature of the hydrothermal decomposition reaction in the hydrothermal decomposition part 17 favorably, it forms from the upper side of the apparatus main body 13 of the hydrothermal decomposition part 17 of biomass toward one side, and pressurization hot water 15 Supply temperature (180 to 240 ° C., for example, 200 ° C.) is maintained for a certain period of time, and an internal temperature maintaining means 27 for adjusting the temperature is provided in an effective reaction region (hydrothermal decomposition region) for hydrothermal decomposition, and cooling water 28 is supplied. The temperature of the hydrothermal decomposition unit can also be adjusted, and the water treated by the biological treatment device 61 can be joined to the cooling water 28 supplied to the internal temperature maintaining means 27 and used for temperature adjustment. .

次に、本発明に係るバイオマスの水熱分解システムの他の実施例について、図面を参照して説明する。なお、実施例6のバイオマスの水熱分解システムと同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
図7は、実施例7に係るバイオマスの水熱分解システムを示す概略図である。
図7に示すように、バイオマスの水熱分解システム10Gは、第2の戻しラインL5Aと第2の戻しラインL5Bとが合流したラインL6から分岐したラインL7に加熱手段64を設け、分離した水57A、57Bを加圧下で加熱し、加圧熱水15として水熱分解部17に供給して再利用している。
この分離した水57A、57Bには、酢酸等の有機酸が含まれるため、pHを低下させることにより、水熱分解部17での反応温度低下が可能となり、エネルギー使用量の低下を図ることができる。
Next, another embodiment of the biomass hydrothermal decomposition system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same member as the biomass hydrothermal decomposition system of Example 6, and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a biomass hydrothermal decomposition system according to a seventh embodiment.
As shown in FIG. 7, hydrothermal decomposition system 10G of biomass, the heating means 64 provided in the line L 7 branching from the line L 6 of the second return line L 5A and the second return line L 5B are joined The separated waters 57A and 57B are heated under pressure and supplied to the hydrothermal decomposition unit 17 as pressurized hot water 15 for reuse.
Since the separated water 57A, 57B contains an organic acid such as acetic acid, the reaction temperature in the hydrothermal decomposition unit 17 can be lowered by lowering the pH, and the amount of energy used can be reduced. it can.

また、水57A、57Bの有機酸が余剰の場合は、実施例6のような生物処理装置61を設け、その後、加圧加熱して再利用することが可能となる。   Moreover, when the organic acid of water 57A, 57B is surplus, it becomes possible to provide the biological treatment apparatus 61 like Example 6, and to recycle by heating under pressure after that.

以上述べたように、本発明に係るバイオマスの水熱分解システムによれば、バイオマス原料からセルロース主体の成分とヘミセルロース成分を固液接触状態で分解処理した後、その分解物であるバイオマス固形分をスラリー化槽の内部に設けた液体中に、投入することで、スラリー化させると共に、液体シールがなされ、加圧気体の流出を防止することができる。これにより加圧用気体(例えば加圧窒素等)の流出が防止され、ランニングコスト削減を図ることができる。   As described above, according to the biomass hydrothermal decomposition system according to the present invention, after the cellulose-based component and the hemicellulose component are decomposed in a solid-liquid contact state from the biomass raw material, the biomass solid content that is the decomposition product is decomposed. By putting it in the liquid provided inside the slurrying tank, it is made into a slurry and a liquid seal is made to prevent the pressurized gas from flowing out. This prevents the pressurization gas (for example, pressurization nitrogen) from flowing out and can reduce the running cost.

また、バイオマス固形物をスラリー状とすることでその取り扱いを容易とし、その後の糖化工程に適したものとなり、効率的な糖液(C6糖、C5糖)の製造を行うことができる。また、この糖液を基点として、例えばLPG、自動用燃料、航空機用ジェット燃料、灯油、ディーゼル油、各種重油、燃料ガス、ナフサ、ナフサ分解物であるエチレングリコール、乳酸、アルコール(エタノール等)、アミン、アルコールエトキシレート、塩ビポリマー、アルキルアルミニウム、PVA、酢酸ビニルエマルジョン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、MMA樹脂、ナイロン、ポリエステル等の各種有機原料(例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等)を効率よく製造することができる。よって、枯渇燃料である原油由来の化成品の代替品及びその代替品製造原料としてバイオマス由来の糖液を効率的に利用することができる。   Moreover, the handling of the biomass solids in a slurry state is facilitated, and the biomass solids are suitable for the subsequent saccharification step, and an efficient sugar solution (C6 sugar, C5 sugar) can be produced. Further, based on this sugar solution, for example, LPG, fuel for aircraft, jet fuel for aircraft, kerosene, diesel oil, various heavy oils, fuel gas, naphtha, naphtha decomposition product ethylene glycol, lactic acid, alcohol (ethanol etc.), Various organic raw materials such as amine, alcohol ethoxylate, vinyl chloride polymer, alkylaluminum, PVA, vinyl acetate emulsion, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, MMA resin, nylon, polyester, etc. (eg alcohols, petroleum substitutes, amino acids, etc.) ) Can be produced efficiently. Therefore, the sugar solution derived from biomass can be efficiently used as a substitute for a chemical product derived from crude oil, which is a depleted fuel, and as a raw material for producing the substitute.

さらに、液体中にバイオマス固形分を投入するので、液体による直接熱交換によりバイオマス固形分を冷却することで反応停止を効率良く行うことができ、バイオマス固形分に同伴する熱水による残留ヘミセルロース、残留リグニン及び主成分セルロースの過分解が抑制される。この結果、反応阻害成分の生成抑制を図ると共に、セルロース分の回収率の向上を図ることができる。   Furthermore, since the biomass solids are introduced into the liquid, the reaction can be efficiently stopped by cooling the biomass solids by direct heat exchange with the liquid, and residual hemicellulose due to the hot water accompanying the biomass solids, residual The excessive decomposition of lignin and main component cellulose is suppressed. As a result, it is possible to suppress the generation of reaction-inhibiting components and improve the recovery rate of cellulose.

以上のように、本発明によれば、バイオマスの水熱分解システムにより、バイオマス原料からセルロース主体の成分を分離する際にスラリー化させて効率的な抜出しが可能となり、このスラリー化物を用いて糖液の製造を行うと共に、該糖液を基点として、各種有機物(例えばアルコール類、石油代替品類、又はアミノ酸類等)を効率よく製造することができる。   As described above, according to the present invention, the biomass hydrothermal decomposition system enables efficient extraction by slurrying when separating the cellulose-based component from the biomass raw material. While producing the liquid, various organic substances (for example, alcohols, petroleum substitutes, amino acids, etc.) can be efficiently produced from the sugar liquid as a starting point.

10A〜10G バイオマスの水熱分解システム
11 バイオマス原料
12 バイオマス供給部
13 装置本体
14 第1のスクリュー手段
15 加圧熱水
16 熱水排出液
17 水熱分解部
18 バイオマス固形分抜出部
19 水
20 バイオマス固形分
21 スラリー化槽
22 撹拌手段
23 排出部
24 スラリー状バイオマス固形分
25 加圧窒素
10A to 10G Hydrothermal decomposition system of biomass 11 Biomass raw material 12 Biomass supply unit 13 Main body 14 First screw means 15 Pressurized hot water 16 Hot water discharge liquid 17 Hydrothermal decomposition unit 18 Biomass solid content extraction unit 19 Water 20 Biomass solid content 21 Slurry tank 22 Stirring means 23 Discharge part 24 Slurry biomass solid content 25 Pressurized nitrogen

Claims (20)

セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料を常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給部と、
バイオマス原料を加圧熱水により水熱分解し、加圧熱水中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を溶解する水熱分解部と、
前記水熱分解部からバイオマス固形分を抜出するバイオマス固形分抜出部と、
バイオマス固形分抜出部と連通すると共に、内部に水が注入され、抜出したバイオマス固形分が投入されてスラリー化するスラリー化槽とを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
A biomass supply unit for supplying a biomass material having cellulose, hemicellulose, and lignin under pressure from normal pressure;
Hydrothermal decomposition of biomass raw material with pressurized hot water, hydrothermal decomposition part for dissolving lignin component and hemicellulose component in pressurized hot water,
A biomass solids extraction unit for extracting biomass solids from the hydrothermal decomposition unit;
A biomass hydrothermal decomposition system characterized by having a slurrying tank that communicates with a biomass solid content extraction unit and into which water is injected and into which the extracted biomass solid content is introduced to form a slurry.
請求項1において、
前記水熱分解部が、供給されたバイオマス原料を、下方から装置本体の内部にて、搬送手段により上方へ搬送すると共に、前記バイオマス原料の供給箇所と異なる上方の側から加圧熱水を装置本体の内部に供給し、前記バイオマス原料と加圧熱水とを対向接触させつつ水熱分解し、排出する加圧熱水である熱水排出液中に熱水溶解成分を移行し、前記バイオマス原料中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなることを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In claim 1,
The hydrothermal decomposition unit conveys the supplied biomass raw material from below to the inside of the apparatus main body by a conveying means, and supplies pressurized hot water from an upper side different from the supply location of the biomass raw material. Supplying the inside of the main body, hydrothermally decomposing the biomass raw material and pressurized hot water facing each other, transferring the hot water-dissolved component into the hot water discharge liquid that is the pressurized hot water to be discharged, the biomass A biomass hydrothermal decomposition system characterized by separating a lignin component and a hemicellulose component from a raw material.
請求項1又は2において、
前記スラリー化槽の後流側に設けられ、スラリー状バイオマス固形分のpHを計測するpH計測装置を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In claim 1 or 2,
A biomass hydrothermal decomposition system comprising a pH measuring device that is provided on the downstream side of the slurrying tank and measures the pH of slurry-like biomass solids.
請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
前記スラリー化槽の後流側に設けられ、スラリー状バイオマス固形分から水分を除去し、バイオマス固形分を分離する第1の固液分離装置を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
A biomass hydrothermal decomposition system, comprising a first solid-liquid separation device that is provided on the downstream side of the slurrying tank, removes moisture from the slurry-like biomass solids, and separates the biomass solids.
請求項4において、
前記第1の固液分離装置から分離されたバイオマス固形分を糖化する第1の糖化槽を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In claim 4,
A biomass hydrothermal decomposition system comprising a first saccharification tank for saccharifying biomass solids separated from the first solid-liquid separator.
請求項4又は5において、
前記第1の固液分離装置から分離した水をスラリー化槽に戻す第1の戻しラインを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In claim 4 or 5,
A biomass hydrothermal decomposition system comprising a first return line for returning water separated from the first solid-liquid separator to a slurrying tank.
請求項1乃至6のいずれか一つにおいて、
前記水熱分解部からの熱水排出液を糖化する第2の糖化槽を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
A biomass hydrothermal decomposition system, comprising a second saccharification tank for saccharifying the hot water discharge liquid from the hydrothermal decomposition section.
請求項4乃至6のいずれか一つにおいて、
前記水熱分解部からの熱水排出液を糖化する第2の糖化槽を有し、
前記第1の固液分離装置から分離した水を前記熱水排出液に混合することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In any one of Claims 4 thru | or 6,
Having a second saccharification tank for saccharifying the hot water discharge liquid from the hydrothermal decomposition section,
A biomass hydrothermal decomposition system, wherein water separated from the first solid-liquid separator is mixed with the hot water discharge liquid.
請求項5において、
前記第1の固液分離装置で分離されたバイオマス固形分に酵素を添加して酵素液化する酵素液化槽を設け、
前記酵素液化槽で得られた酵素液化物を用い、前記第1の糖化槽で酵素により糖化することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In claim 5,
An enzyme liquefaction tank is provided for adding enzyme to the biomass solids separated by the first solid-liquid separator to liquefy the enzyme,
A biomass hydrothermal decomposition system using the enzyme liquefaction product obtained in the enzyme liquefaction tank and saccharifying with an enzyme in the first saccharification tank.
請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
前記スラリー状バイオマス固形分を糖化する第3の糖化槽を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
A biomass hydrothermal decomposition system comprising a third saccharification tank for saccharifying the slurry-like biomass solids.
請求項10において、
糖化後の糖液から、固体分を分離する第2の固液分離装置と、
固体分離後の糖液から、水を除去する第1の水分分離装置とを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In claim 10,
A second solid-liquid separation device for separating the solid content from the sugar solution after saccharification;
A biomass hydrothermal decomposition system comprising: a first moisture separation device that removes water from a sugar solution after solid separation.
請求項10又は11において、
前記水熱分解部からの熱水排出液を糖化する第2の糖化槽を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In claim 10 or 11,
A biomass hydrothermal decomposition system, comprising a second saccharification tank for saccharifying the hot water discharge liquid from the hydrothermal decomposition section.
請求項7又は12において、
前記第2の糖化槽で糖化後の糖液から、固体分を分離する第3の固液分離装置と、
固体分離後の糖液から、水を除去する第2の水分分離装置とを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In claim 7 or 12,
A third solid-liquid separation device for separating a solid from the sugar solution after saccharification in the second saccharification tank;
A biomass hydrothermal decomposition system, comprising: a second moisture separation device that removes water from a sugar solution after solid separation.
請求項11又は13において、
前記第1の水分分離装置又は第2の水分分離装置から分離した水を、スラリー化槽又は水熱分解装置の温度調整手段の冷却部のいずれか一方又は両方に戻す第2の戻しラインを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In claim 11 or 13,
A second return line for returning the water separated from the first moisture separator or the second moisture separator to one or both of the cooling section of the temperature adjusting means of the slurrying tank or hydrothermal decomposition apparatus; A biomass hydrothermal decomposition system.
請求項11又は13において、
前記第1の水分分離装置又は第2の水分分離装置から分離した水を加圧・加熱手段により加圧熱水とし、水熱分解装置の加圧熱水に戻す第3の戻しラインとを有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In claim 11 or 13,
A third return line for converting the water separated from the first moisture separator or the second moisture separator into pressurized hot water by the pressurizing and heating means and returning the pressurized hot water to the hydrothermal decomposition device; A biomass hydrothermal decomposition system.
請求項6、14又は15において、
前記第1の戻しライン又は第2の戻しライン又は第3の戻しラインに生物処理装置を有することを特徴とするバイオマスの水熱分解システム。
In claim 6, 14 or 15,
A biomass hydrothermal decomposition system comprising a biological treatment apparatus in the first return line, the second return line, or the third return line.
セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料を常圧下から加圧下に供給し、前記バイオマス原料を加圧熱水により水熱分解部により水熱分解し、前記加圧熱水中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を溶解させ、
その後、前記水熱分解部から抜出したバイオマス固形分を、内部に水が注入され、前記水熱分解部と連通するスラリー化槽に投入し、スラリー状バイオマス固形分とし、
次いで、前記スラリー状バイオマス固形分から水を除去し、
その後、水が除去されたバイオマス固形分を酵素糖化し、糖液を生産することを特徴とするバイオマス原料を用いた糖液生産方法。
A biomass raw material having cellulose, hemicellulose and lignin is supplied under normal pressure to pressurized pressure, and the biomass raw material is hydrothermally decomposed with pressurized hot water by a hydrothermal decomposition unit, and the lignin component and hemicellulose component are added to the pressurized hot water. Dissolve
Thereafter, the biomass solids extracted from the hydrothermal decomposition unit, water is injected into the slurry, put into a slurrying tank communicating with the hydrothermal decomposition unit, to make a slurry biomass solids,
Next, water is removed from the slurry biomass solids,
Thereafter, a method for producing a sugar solution using a biomass raw material, wherein the biomass solid content from which water has been removed is enzymatically saccharified to produce a sugar solution.
請求項17において、
水が除去されたバイオマス固形分を酵素糖化する前流側で、前記バイオマス固形分を酵素液化することを特徴とするバイオマス原料を用いた糖液生産方法。
In claim 17,
A sugar liquid production method using a biomass raw material, wherein the biomass solid content is liquefied with an enzyme on the upstream side of enzymatic saccharification of the biomass solid content from which water has been removed.
セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを有するバイオマス原料を常圧下から加圧下に供給し、前記バイオマス原料を加圧熱水により水熱分解部により水熱分解し、前記加圧熱水中にリグニン成分及びヘミセルロース成分を溶解させ、
その後、前記水熱分解部から抜出したバイオマス固形分を、内部に水が注入され、前記水熱分解部と連通するスラリー化槽に投入し、スラリー状バイオマス固形分とし、
前記スラリー状バイオマス固形分を酵素糖化して糖液を得た後、固形分を分離し、次いで水を除去することを特徴とするバイオマス原料を用いた糖液生産方法。
A biomass raw material having cellulose, hemicellulose and lignin is supplied under normal pressure to pressurized pressure, and the biomass raw material is hydrothermally decomposed with pressurized hot water by a hydrothermal decomposition unit, and the lignin component and hemicellulose component are added to the pressurized hot water. Dissolve
Thereafter, the biomass solids extracted from the hydrothermal decomposition unit, water is injected into the slurry, put into a slurrying tank communicating with the hydrothermal decomposition unit, to make a slurry biomass solids,
A method for producing a sugar solution using a biomass raw material, wherein the slurry-like biomass solid content is enzymatically saccharified to obtain a sugar solution, and then the solid content is separated and then water is removed.
請求項17乃至19のいずれか一つのバイオマス原料を用いた糖液製造方法により得られた糖液を用いてアルコール発酵を行い、アルコールを製造することを特徴とするアルコール製造方法。  An alcohol production method comprising producing alcohol by performing alcoholic fermentation using a sugar solution obtained by the method for producing a sugar solution using the biomass raw material according to any one of claims 17 to 19.
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